Полоса вольфрамовая ВИ-10: технические характеристики и области применения
Полоса вольфрамовая ВИ-10 — деформированный металлопрокат из вольфрама технической чистоты, полученный методом порошковой металлургии с последующей горячей и холодной прокаткой. Марка ВИ-10 соответствует содержанию основного металла не менее 99,90 % и регламентируется техническими условиями на вольфрам марок ВИ (вольфрам искусственный). Продукция поставляется в виде прямоугольного профиля с отношением ширины к толщине от 5:1 до 20:1, что обеспечивает устойчивость к продольному изгибу при высокотемпературных нагрузках.
Физико-механические свойства
Вольфрам ВИ-10 сохраняет механическую прочность при температурах, при которых конструкционные стали и никелевые сплавы переходят в пластическое состояние. Температура плавления — 3410 C, плотность — 19,25 г/см. Предел прочности при растяжении в деформированном состоянии достигает 1100–1400 МПа при комнатной температуре. Модуль упругости — 410 ГПа. Теплопроводность — 163 Вт/(мК).
Полоса ВИ-10 обладает низким коэффициентом линейного расширения — 4,5 10 К, что критично при работе в составе узлов с керамической изоляцией. Температура начала рекристаллизации деформированного вольфрама — 1200–1300 C; выше этого порога наблюдается охрупчивание и потеря прочности. Для эксплуатации в окислительной среде при температурах свыше 600 C требуется защитное покрытие или вакуумная среда.
Сортамент и стандарты
- Толщина — от 0,05 до 6,0 мм; ширина — от 5 до 100 мм; длина — до 1000 мм.
- Предельные отклонения по толщине — 5 % для размеров до 1 мм, 3 % для размеров свыше 1 мм.
- Кривизна — не более 0,5 % от длины на 1 м.
- Шероховатость поверхности после шлифования — Ra 1,6 мкм.
- Поставка — в отожжённом или деформированном состоянии, без окисной корки.
Типовые размеры и параметры
| Толщина, мм | Ширина, мм | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Применение |
|---|---|---|---|---|
| 0,1 | 10 | 1200 | 2 | Катоды электровакуумных приборов |
| 0,5 | 20 | 1300 | 3 | Держатели нитей накала |
| 1,0 | 30 | 1350 | 4 | Экраны высокотемпературных печей |
| 2,0 | 50 | 1250 | 5 | Электроды дуговой сварки |
| 4,0 | 80 | 1100 | 6 | Токоподводы вакуумных установок |
Области применения
Полоса вольфрамовая ВИ-10 применяется в узлах, где требуется сочетание тугоплавкости, низкого давления насыщенных паров и стабильности геометрии при термоциклировании:
- Электровакуумная промышленность — держатели катодов, экраны, аноды магнетронов и клистронов.
- Электронная микроскопия — эмиттеры автоэлектронных катодов, диафрагмы электронных пушек.
- Высокотемпературная металлургия — токоподводы печей сопротивления, работающих в вакууме или водороде при 2000–2500 C.
- Сварочное производство — неплавящиеся электроды для сварки в инертных газах.
- Аэрокосмическая отрасль — элементы сопел и теплозащитных экранов ракетных двигателей.
- Ядерная энергетика — конструкционные элементы реакторов с жидкометаллическим теплоносителем.
Технологические особенности обработки
Механическая обработка полосы ВИ-10 затруднена из-за высокой твёрдости (HB 350–400) и склонности к хрупкому разрушению при комнатной температуре. Резку выполняют электроэрозионным или лазерным методом. Сварка возможна только в среде аргона с предварительным подогревом до 800–1000 C. Отжиг проводят в вакууме при 1400–1600 C для снятия внутренних напряжений.
Вопросы и ответы
Чем марка ВИ-10 отличается от ВИ-12?
ВИ-10 содержит не менее 99,90 % вольфрама, ВИ-12 — не менее 99,92 %. Различие влияет на содержание примесей, прежде всего кислорода и углерода, что определяет склонность к рекристаллизационному охрупчиванию.
При какой температуре полоса ВИ-10 теряет прочность?
Интенсивное снижение прочности начинается выше 1300 C вследствие рекристаллизации. При 2000 C предел прочности снижается до 100–150 МПа.
Возможна ли поставка полосы ВИ-10 с покрытием?
Да, наносится силицидное или алюминиевое покрытие для защиты от окисления при работе на воздухе до 1600 C.
Какой срок службы электродов из ВИ-10 при дуговой сварке?
Ресурс зависит от тока и среды. В аргоне при 200 А электрод диаметром 3 мм сохраняет геометрию в течение 8–12 часов непрерывной работы.
